DE3412842C1 - Taumelscheibenverdrängermaschine - Google Patents

Description

• Die Ausführung mit kegelstumpfförmigen Zinnen weist gegenüber der Ausführung mit flachen Zinnen den Vorteil auf, daß der Druck, der in der Kammer entsteht, keine Drehkraft auf die Dichtleiste ausübt, wie es zeitweise bei den doppelzylindrischen Dichtleisten der Fall ist, ist aber auch mit dem Nachteil verbunden, daß man die Dichtleiste an die Zinne andrücken muß.
• Werden die Dichtleisten mit einer Nockenwelle gesteuert, so können die Dichtleisten auch die Funktion der Ein- und Auslaßventile übernehmen, indem sie zum Ladungswechsel von den Zinnen abgehoben werden.
• Da der Verdrängerboden den Gehäusekopf immer nur an einer Stelle berühren kann, kommt es zu einer völligen Durchmischung des Treibstoffgemisches zwischen Gehäusekopf und Verdrängerboden.
• Die hier beschriebene Maschine ist als Grundausführung zu betrachten. Da die Schwingwelle und mit ihr der Verdränger und die Zinnen im Kugelgelenk gelagert sind und von den Kegelzahnrädern abgestützt werden, entsteht bei Verschieben einer Dichtleiste außerhalb des Breitengrades, auf dem die Kegelzahnräder kämmen, um diese zwei Punkte eine »radiale Drehkraft«.
• Die radiale Drehkraft ist am größten, wenn die »axiale« Dreh kraft den toten Punkt erreicht hat.
• Bei der beschriebenen Maschine wird der axiale Druck, den der Verdränger je nach Lagerung auf das Kugelgelenk oder Flansch der Abtriebswelle ausübt, wesentlich gesenkt, wenn der Verdrängerboden 10 parallel mit der Schwingwelle 3 verläuft.
• Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 schematisch die Ausführungsform eines kugelzonenförmigen Verdrängers mit kugelzonenförmigen Zinnen in Vorderansicht und Schnitt, F i g. 2 schematisch eine Taumelscheibenverdrängermaschine im senkrecht geführten Schnitt, F i g. 3 den waagerecht geführten Schnitt, F i g. 4 schematisch in Vorderansicht und Schnitt die kegelstumpfförmige Dichtleiste in drei Stellungen, F i g. 5 schematisch die aus zwei zylinderförmigen Teilen zusammengesetzten Dichtleisten.
• Der in F i g. 1 dargestellte kugelzonenförmige Verdränger 1 weist die Eigenschaft auf, daß die äußere Kugelform 8 und innere Kugelform 9 einen gemeinsamen Mittelpunkt 5 haben. Der kugelzonenförmige Verdränger ist auf einer Seite mit Hilfe der Scheibe 2 mit der Schwingwelle 3 fest verbunden. An der anderen Seite weist der Verdränger 1 einen Boden 10 auf. Die fünf Zinnen 11 mit zum Mittelpunkt 5 ausgerichteten Seitenflächen sind auf dem Boden 10 fest mit dem Verdränger 1 verbunden. Die Zinnen 11 weisen die gleiche Kugelform 8 und 9 wie der Verdränger 1 auf. In dem Schnitt A-A ist ersichtlich, daß die Seitenflächen der Zinnen 11 sich in dem Mittelpunkt 5 befinden.
• Die in F i g. 2 schematisch dargestellte Taumelscheibenverdrängermaschine weist den in F i g. 1 beschriebenen Verdränger auf. Der in der Fig. 1 beschriebene Verdränger wird mit Hilfe des Kugelgelenks 4 im Mittelpunkt 5 des Gehäuses 6 und mit der Schwingwelle 3 im Flansch 17 gelagert. Der Flansch 17 ist mit der Abtriebswelle 18 fest verbunden. Beim Drehen der Abtriebswelle 18 schwingt die Schwingwelle 3 und mit der Schwingwelle 3 der Verdränger 1 in der Gehäusekontur 14. Die Gehäusekontur 14 ist der Kontur des Verdrängers 1 angepaßt. Die Gehäusekontur 14 hat die gleiche Kugelform 8 und 9 wie der Verdränger 1. Damit sich die Schwingwelle 3 nicht um ihre Achse drehen kann, wird sie mit Hilfe von zwei gleichen, mit der Schwingwelle 3 und Gehäuse 6 fest verbundenen Kegelzahnrädern 7 abgestützt. Der bei dem Schwingen zwischen dem Gehäusekopf 13 und Boden 10 entstandene Hubraum wird mit Hilfe von fünf Zinnen 11, die fest mit dem Verdränger verbunden sind, in Kammern 12 aufgeteilt.
• Die Zinnen 11, die den Gehäusekopf 13 dulchdl ingen, wurden zum Gehäusekopf 13 mit Hilfe von Dichtleisten 16 abgedichtet.
• In Fig. 3 wird dargestellt, daß die Zinnen 11 der äußeren und der inneren kugelförmigen Gehäusekontur 14a und 14b angepaßt sind. Die Zinnen 11 werden zur Gehäusekontur 13 seitlich mit je einer Dichtleiste 16 abgedichtet. Die Kegelspitzen der Dichtleiste 16 und Zinnen 11 sind zum zentralen Mittelpunkt 5 gerichtet. Mit »X« ist die größte Verschiebung der Zinne 11 bezeichnet, die durch Drehen der Dichtleiste 16 um ihre eigene Achse ausgeglichen werden muß.
• Die in Fig.4 dargestellte Dichtleiste 16 ist in drei verschiedenen Stellungen gezeichnet. Die Dichtleiste 16 weist eine Ausnehmung 22 auf, die der Form der Zinne 11 angepaßt ist. Oberhalb und unterhalb der Ausnehmung 22 wird die Dichtleiste 16 mit Zapfen im Gehäuse 6 gelagert. Im Bereich der Ausnehmung 22 weist die Dichtleiste 16 ein kegelstumpfförmiges Segment auf, dessen Kegelspitze im Mittelpunkt 5 liegt. Dadurch liegt die abdichtende Kante 15 der Dichtleiste 16 auch beim Drehen um die eigene Achse auf einem Längengrad, wie in den drei verschiedenen Stellungen dargestellt wird.
• Die in F i g. 5 schematisch dargestellte Dichtleiste 19 dient zum Abdichten von Zinnen mit parallelen Seitenflanken. Die Dichtleiste 19 besteht aus zwei exzentrisch ineinander verdrehbar gelagerten zylinderförmigen Teilen 20, 21, die die Eigenschaft aufweisen müssen, daß ihre Achsen den Mittelpunkt 5 durchqueren. Die Dichtleiste 19 besteht aus dem äußeren, im Gehäuse 6 drehbar gelagerten Teil 21 und dem inneren in dem Teil 21 drehbar gelagerten Teil 20. Die Teile 21 und 20 weisen eine Ausnehmung 22 auf, die einer Zinne mit flachem Profil angepaßt ist. Da die Achsen der zylindrischen Teile 21 und 20 durch den Mittelpunkt 5 gehen, können sich die zylindrischen Teile 21 und 20 durch geringes Drehen um ihre Achse jeglicher Bewegung der Zinne anpassen.
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Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Taumelscheibenverdrängermaschine, deren Arbeitsräume durch ein feststehendes kugelzonenförmiges Gehäuse gebildet werden, in das ein um ein zentrales im Gehäuse gelagertes Kugelgelenk taumelnder Verdränger mit Dichtstegen eingreift, so daß sich zwischen dem Gehäuse und dem Verdränger die durch die Dichtstege getrennten Arbeitsräume bilden, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängerkörper die Form einer Kugelzone aufweist, in deren Zentrum das im Gehäuse (6) gelagerte Kugelgelenk (4) angeordnet ist und an dem dem Gehäuse zugewandten Umfang zinnenförmige Ausnehmungen aufweist, wobei die Zinnen (11) als Dichtstege in Ausnehmungen im Gehäuse eingreifen und dadurch die Arbeitsräume (12) zwischen Verdränger (2) und Gehäuse (6) begrenzen und im Gehäuse drehbare Dichtleisten (16) gelagert sind, die mit den die Arbeitsräume begrenzenden Zinnenwänden dichtend zusammenwirken.
2. 2. Taumelscheibenverdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtleisten (16) ein kegelstumpfförmiges Profil aufweisen, wobei die fiktive Kegelspitze sich im Mittelpunkt (5) des zentralen Kugelgelenks befindet und die Seitenflanken der Zinnen (11) zum Mittelpunkt ausgerichtetsind.
3. 3. Taumelscheibenverdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflanken der Zinnen (11) parallel sind und eine Dichtleiste (19) durchdringen, wobei die Dichtleiste (19) durch zwei exzentrisch ineinander verdrehbar gelagerte zylinderförmige Teile (20, 21) gebildet ist, wobei der innere Teil an die parallelen Flanken der Zinne (11) angepaßt ist.
4. 4. Taumelscheibenverdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtleisten (16) zum Ladungswechsel von den Zinnenwänden abgehoben werden.

   Die Erfindung betrifft eine Taumelscheibenverdrängermaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

   Aus der DE-AS 1044838 ist eine Maschine dieser Art bekannt, bei der die Arbeitsräume durch ein feststehendes kugelzonenförmiges Gehäuse und durch den taumelnden Verdränger begrenzt werden, wobei diese Räume durch Dichtstege abgetrennt sind. Aus geometrischen Gründen ist bei dieser Bauart jedoch nur eine Unterteilung in zwei Arbeitsräume möglich.

   Taumelscheibenverdrängermaschinen ähnlichen Aufbaus, bei denen eine größere Zahl von Arbeitskammern vorgesehen ist, sind aus der CM-PS 449428 und der US-PS 13 79653 bekannt. Bei diesen Vorrichtungen greifen zur Bildung der Arbeitsräume die am Umfang der Taumelscheibe und des Gehäuses angeordneten »zinnenartigen« Zähne, die fest mit der Taumelscheibe verbunden sind, ineinander, wobei die seitliche äußere Einschließung der Arbeitsräume durch die kugelzonenförmigen Gehäuseteile erfolgt.

   Damit die zwischen den kämmenden Zahn- bzw. Zini,eiflanken cingeschlossenen Arbeitsräume gut abgedichtet werden, ist eine sehr genaue Fertigung des den kinematischen Bedingungen angepaßten (Abwälz-)-Zahnprofils notwendig, was bei dem dreidimensionalen Bauteil sehr aufwendig ist.

   Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Taumelscheibenmaschine der eingangs gennanten Art zu schaffen, bei der unter Verwendung geometrisch einfacher Bauteile mehr als zwei Arbeitsräume vorgesehen werden können.

   Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

   Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.

   Der Kolben der erfindungsgemäßen Maschine hat die Form einer Kugelzone und ist mittig fest mit einer Scheibe und einer Schwingwelle verbunden. Die Schwingwelle ist an einem Ende mit einem Kugelgelenk im Mittelpunkt des Gehäuses, mit dem anderen Ende außermittig im Flansch der Abtriebswelle gelagert. Damit der kugelzonenförmige Verdrängerkolben nicht mitgedreht wird, sind an der Schwingwelle und dem Gehäuse sich kämmende Kegelzahnräder angebracht.

   Bei Drehen der Abtriebswelle schwingt der Verdränger in der Gehäusekontur. Die Gehäusekontur hat eine kugelzonenförmige Aussparung, die der Form des Verdrängers angepaßt ist. Der durch das Schwingen des kugelzonenförmigen Verdrängers entstandene Hubraum zwischen Gehäusekopf und Verdränger muß durch mindestens zwei, üblicherweise drei oder fünf Zinnen, in Kammern aufgeteilt werden. Die Zinnen sind fest mit dem Verdränger verbunden und der Form der Gehäusekontur angepaßt. Die Seitenwände der Zinnen sind je nach Ausführung parallel oder auf das Zentrum des Kugelkopfes gerichtet.

   Bei der Ausführung von Zinnen mit parallelen Seitenwänden durchdringen die Zinnen im Gehäusekopf die durch zwei exzentrisch ineinander verdrehbar gelagerte zylinderförmige Teile gebildeten Dichtleisten. Die Aufgabe dieser Dichtleisten besteht darin, sich der ständig ändernden Gradzahl der Zinne zur Mitte und des ändernden Breitengrades der Zinne zum Breitengrad des Gehäuses, das beim Schwingen des Verdrängers und der auf ihm befestigten Zinne besteht, anzupassen.

   Entscheidend ist dabei, daß die Achsen der Dichtleisten den zentralen Mittelpunkt durchkreuzen. Beide zylindrischen Teile der Dichtleiste weisen einen Schlitz auf, der dem Profil der Zinne angepaßt ist.

   Bei der Ausführung von Zinnen, deren Seitenwände zum Zentrum des Kugelgelenks ausgerichtet sind (F i g. 3), durchdringen die Zinnen im Gehäusekopf seitlich je eine kegelstumpfförmige Dichtleiste (F i g. 3, 4).

   Die kegelstumpfförmige Dichtleiste ist oberhalb und unterhalb der Zinne im Gehäuse mit Hilfe von Zapfen drehbar gelagert. Die kegelstumpfförmige Dichtleiste weist im Bereich der Zinne ein kegelstumpfförmiges Segment auf. Die Kante des kegelstumpfförmigen Segments muß auf einem Längengrad sein. Wichtig ist auch hier, daß die Zinne und die Dichtleisten zum zentralen Mittelpunkt ausgerichtet sind. Dadurch kann sich die Dichtleiste durch geringes Drehen um die eigene Achse jeglicher Bewegung der Zinne anpassen.

   Damit die kegelstumpfförmige Dichtleiste die Zinne zum Gehäusekopf abdichtet, muß die Dichtleiste mit Hilfe von Federn an die Zinne angedrückt werden, oder sie muß mit einer Nockenwelle gesteuert werden. Sie kann auch beweglich mit der Zinne verbunden werden und durch sie gesteucrt werden.